Сергій Кириленко народився 9 жовтня 1999 року в місті Старокостянтинів.

Проживав у місті Хмельницькому. У 2014 році закінчив гімназію № 1. Вступив до Кам’янець-Подільського ліцею з посиленою військово-фізичною підготовкою.

У 2016 році вступив до Національної академії Державної прикордонної служби України ім. Б. Хмельницького, яку закінчив з відзнакою.

У 2020 році розпочав свій офіцерський шлях на посаді старшого інспектора Житомирського прикордонного загону. З червня 2021 року служив у Маріуполі, де й зустрів повномасштабне вторгнення рашистів у лютому 2022 року. Виконував бойові завдання на одному з найскладніших рубежів. Проявивши мужність та вміння діяти в критичних ситуаціях, старший лейтенант Кириленко очолив бойову групу на позиції «Гора». Тоді група прикордонників 13 діб стримувала просування загарбників на північній околиці міста. 21 березня 2022 року, опинившись в оточенні, відрізаними від основних сил оборони Маріуполя, Сергій отримав наказ на вивід групи. Молодий офіцер впорався із завданням та вивів групу з повного оточення. Також зумів вивезти із міста на особистому транспорті молоду сім’ю маріупольчан, яким загрожувала небезпека.

Восени 2022 року Сергій перевівся до підрозділу спецпризначення мобільного загону «Дозор» ДПСУ.

Загинув воїн 6 липня 2023 року біля села Жереб’янки Василівського району Запорізької області. Того дня бійці зведеного прикордонного загону отримали бойове завдання на штурм ворожих позиції. Старший лейтенант Кириленко був у складі однієї зі штурмових груп. Прикордонники прорвали лінію оборони загарбників, що дало змогу просування Сил оборони, але Сергій, отримавши численні поранення несумісні з життям, вийшов з цього бою на щиті.

За героїзм та мужність Сергію Кириленку було присвоєно посмертно чергове військове звання «капітан».

Сергію Кириленку було лише 23 роки…

У нього залишилися батьки, брат та наречена.

Поховали Героя на Алеї Слави кладовища у мікрорайоні Ракове.

Рішенням Хмельницької міської ради №33 від 15.09.2023 року за мужність у захисті державного суверенітету і територіальної цілісності України, видатні заслуги перед українським народом та Хмельницькою міською територіальною громадою удостоєний звання «Почесний громадянин Хмельницької міської територіальної громади» посмертно.

Указом Президента України №392/2024 від 28 червня 2024 року Сергію Кириленку присвоєно звання "Герой України" з удостоєнням ордена "Золота зірка" (посмертно).